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1、(10)申请公布号 CN 103353182 A(43)申请公布日 2013.10.16CN103353182A*CN103353182A*(21)申请号 201310277701.5(22)申请日 2013.07.03F24J 2/46(2006.01)(71)申请人湘电集团有限公司地址 411101 湖南省湘潭市下摄司街302号(72)发明人王曙辉 余明果 龙罡 王步根周堃 黄剑锋(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人魏晓波(54) 发明名称一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置(57) 摘要本发明公开了一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，所述斯特林发动机包括吸。
2、热器，所述吸热器具有采光口；所述保护装置包括不透光的遮光板，所述遮光板与所述吸热器外壳转动连接，以便所述遮光板转动至遮挡所述采光口的第一位置，或者转动至完全打开所述采光口的第四位置，或者转动至部分打开所述采光口的第二位置和第三位置。所述太阳能斯特林发动机吸热器保护装置能够快速有效地将投射到吸热器上的光路切断，以避免吸热器过热烧毁。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图7页(10)申请公布号 CN 103353182 ACN 103353182 A1/1页21.一种太阳能斯特林发动机吸热器。
3、保护装置，所述斯特林发动机包括吸热器，所述吸热器具有采光口（7）；其特征在于：所述保护装置包括不透光的遮光板（6），所述遮光板（6）与所述吸热器外壳（3）转动连接，以便所述遮光板（6）转动至遮挡所述采光口（7）的第一位置，或者转动至完全打开所述采光口（7）的第四位置，或者转动至部分打开所述采光口（7）的第二位置和第三位置。2.根据权利要求1所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：还包括设置在所述吸热器外壳（3）上的驱动器（1）及转轴（16），所述驱动器（1）与所述转轴（16）的内端间连接有传动机构（2），所述转轴（16）的外端与所述遮光板（6）相连接并联动，且所述转轴（16）的旋转。
4、平面与所述采光口（7）的中轴线相垂直。3.根据权利要求2所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述吸热器外壳（3）的前端部的外侧具有环形凹槽，所述环形凹槽内设有支撑环（13），所述转轴（16）贯穿所述吸热器外壳（3）的前端部并与所述支撑环（13）相固定。4.根据权利要求3所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述传动机构（2）的动力输出端设有驱动齿轮（4），所述环形凹槽内还设有由所述支撑环（13）轴向定位的驱动环（11），所述驱动环（11）的外周面上设置有与所述驱动齿轮（4）相啮合的外齿圈（9）；所述转轴（16）上套设有从动齿轮（18），且所述驱动环（11）的内周面。
5、上设置有与所述从动齿轮（18）相啮合的内齿圈（17）。5.根据权利要求4所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述转轴（16）的内端部连接有拨杆（15），且所述拨杆（15）的轴线的延伸方向与所述转轴（16）的轴线的延伸方向相垂直；所述拨杆（15）上可滑动地套设有滑动球（14），所述驱动环（11）的一侧设置有压环，所述滑动球（14）位于所述驱动环（11）与压环（12）之间，所述驱动环（11）与所述压环（12）间相固定，且所述驱动环（11）与所述压环（12）间形成可供所述拨杆（15）摆动的空间。6.根据权利要求3所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述驱动机构（2）的。
6、动力输出端设有第一链轮（10），所述转轴（16）的外端部套设有与所述转轴（16）相联动的第二链轮（20），所述第一链轮（10）与所述第二链轮（20）之间连接有链条（19）。7.根据权利要求2所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述传动机构（2）动力输出端设有驱动法兰（22），所述转轴（16）的端部设有从动法兰（21），并将所述驱动法兰（22）和从动法兰（21）连接一体。8.根据权利要求7所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述遮光板（6）的数量为1个。9.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述遮光板（6）的数量至少为2。
7、个。10.根据权利要求1-7中任一项所述的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，其特征在于：所述遮光板（6）的前表面上设有反光层。权 利 要 求 书CN 103353182 A1/6页3一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置技术领域0001 本发明涉及太阳能动力输出设备技术领域，特别涉及一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置。背景技术0002 在目前的生产生活中，太阳能热发电利用具有越来越重要的社会和经济意义。而太阳能热发电利用的一种重要技术路线是碟式斯特林系统，即采用碟式聚光器搭配斯特林发动机的方式，这种方式具有非常灵活的模块化部署能力、很高的光热转化效率，以及很高的利用系数，因而日益受到广泛的关注。
8、与重视。0003 在碟式斯特林太阳能热发电系统中，斯特林发动机是完成光能向热能转化，并进一步向机械能转化的核心部件，而吸热器作为太阳能斯特林发动机的关键部件之一，其作用是吸收聚光装置汇聚的太阳光能，并将其转化为热能，然后将热能顺利传递给吸热管内部流动的发动机的工质。斯特林发动机工质一般为氢气或者氦气等小分子气体，并且为了改善工质与吸热管之间的对流换热能力，往往使工质具有很高的压力（最高可达12MPa以上）。对于吸热器的热端部件来说，具有热流密度大、受热部位不均匀、承受高温高压等工作特征，工作环境十分恶劣，对热端部件的材料、温度场控制、聚光装置产生的焦斑能量分布特征等参数均具有十分苛刻的要求。0。
9、004 一旦由于某些故障造成发动机停止工作，需要快速将聚光器形成的焦斑从采光口移开，不然大量的光能投射在在吸热管上，而吸热管内部的工质又不能将热量顺利带走，将造成吸热器热端部件快速升温，加之斯特林发动机的工质一般都是热容很小的氢气或者氦气，热端部件会快速升温，将在很短的时间内致使热端部件的温度超过许用值，甚至烧蚀、报废。更为重要的是，如果工质为氢气，则氢气属于易燃气体，一旦吸热管烧穿，管内的高压氢气会喷出，造成严重的后果。0005 一般碟式聚光器的对日跟踪动作是电机通过减速器等一套传统系统驱动跟踪动作执行机构来实现的。相对于地面参照物来说，太阳方向的变化速度很慢，所以一般减速器的速比非常大，也。
10、即跟踪动作执行机构的转速比电机转速低得多。一旦需要将聚光器产生的焦斑从吸热器采光口移开，则需要很长的时间，即使提高聚光器驱动装置的转速，也难以在短短几秒钟时间内将焦斑从发动机吸热器的采光口完全移开、使发动机处于安全状态。0006 紧急情况下，快速将将进入吸热器采光口的光能切断、使吸热器不至于进一步升温而过热损坏，是设计太阳能斯特林发动机，或者碟式太阳能斯特林热发电系统面临的难题之一。0007 因此，如何提供一种能够快速有效地将投射到吸热器上的光路切断，以避免吸热器过热烧毁的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。发明内容说 明 书CN 103353182 A。
11、2/6页40008 本发明的目的是提供一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，该太阳能斯特林发动机吸热器保护装置能够快速有效地将投射到吸热器上的光路切断，以避免吸热器过热烧毁。0009 为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，所述斯特林发动机包括吸热器，所述吸热器具有采光口；所述保护装置包括不透光的遮光板，所述遮光板与所述吸热器外壳转动连接，以便所述遮光板转动至遮挡所述采光口的第一位置，或者转动至完全打开所述采光口的第四位置，或者转动至部分打开所述采光口的第二位置和第三位置。0010 优选地，还包括设置在所述吸热器外壳上的驱动器及转轴，所述驱动器与所述转轴的内端间连接。
12、有传动机构，所述转轴的外端与所述遮光板相连接并联动，且所述转轴的旋转平面与所述采光口的中轴线相垂直。0011 优选地，所述吸热器外壳的前端部的外侧具有环形凹槽，所述环形凹槽内设有支撑环，所述转轴贯穿所述吸热器外壳的前端部并与所述支撑环相固定。0012 优选地，所述传动机构的动力输出端设有驱动齿轮，所述环形凹槽内还设有由所述支撑环轴向定位的驱动环，所述驱动环的外周面上设置有与所述驱动齿轮相啮合的外齿圈；0013 所述转轴上套设有从动齿轮，且所述驱动环的内周面上设置有与所述从动齿轮相啮合的内齿圈。0014 优选地，所述转轴的内端部连接有拨杆，且所述拨杆的轴线的延伸方向与所述转轴的轴线的延伸方向相垂。
13、直；0015 所述拨杆上可滑动地套设有滑动球，所述驱动环的一侧设置有压环，所述滑动球位于所述驱动环与压环之间，所述驱动环与所述压环间相固定，且所述驱动环与所述压环间形成可供所述拨杆摆动的空间。0016 优选地，驱动机构的动力输出端设有第一链轮，所述转轴的外端部套设有与所述转轴相联动的第二链轮，所述第一链轮与所述第二链轮之间连接有链条。0017 优选地，所述传动机构动力输出端设有驱动法兰，所述转轴的端部设有从动法兰，并将所述驱动法兰和从动法兰连接一体。0018 优选地，所述遮光板的数量为1个。0019 优选地，所述遮光板的数量至少为2个。0020 优选地，所述遮光板的前表面上设有反光层。0021。
14、 相对上述背景技术，本发明所提供的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，所述斯特林发动机包括吸热器，所述吸热器具有采光口；所述保护装置包括不透光的遮光板，所述遮光板与所述吸热器外壳转动连接，以便所述遮光板转动至遮挡所述采光口的第一位置，或者转动至完全打开所述采光口的第四位置，或者转动至部分打开所述采光口的第二位置和第三位置。在正常工作状态下，遮光板处于第四位置，经聚光器汇聚的阳光可进入吸热器的采光口投射在吸热器的吸热管上；一旦太阳能斯特林发动机工作异常或者出现故障，遮光板快速转动至第一位置，由于遮光板不透光，可以快速截断经聚光器汇聚的阳光进入吸热器的采光口，使得吸热器不能再吸收汇聚的光能，与此同时。
15、，偏转聚光器，使焦斑从吸热器上逐渐移开，避免了吸热器继续升温而引起过热损坏，从而保证发动机的安全；在说 明 书CN 103353182 A3/6页5某些光照强度特别大的地区或时段，进入吸热器采光口的阳光能量如果超出发动机的许用功率，可视当地的阳光辐射强度调整遮光板至第二位置或者第三位置，使得一部分汇聚的阳光被遮光板遮挡而不能进入吸热器的采光口，保证太阳能斯特林发动机在安全状态下运行，从而提高斯特林发动机的运行稳定性、并提高发动机的使用寿命。附图说明0022 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附。
16、图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0023 图1为本发明所提供太阳能斯特林发动机吸热器的保护装置的第一种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；0024 图2为图1的A向视图，并示出了罩板位于第一位置的状态图；0025 图3为图1的A向视图，并示出了罩板位于第二位置的状态图；0026 图4为图1的A向视图，并示出了罩板位于第三位置的状态图；0027 图5为图1的A向视图，并示出了罩板位于第四位置的状态图；0028 图6为图1的处局部放大图；0029 图7为图1的B-B向剖视图；0030 图8。
17、为本发明所提供太阳能斯特林发动机保护装置的第二种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；0031 图9为图8的C-C向剖视图；0032 图10为图8的处局部放大图；0033 图11为本发明所提供太阳能斯特林发动机吸热器的保护装置的第三种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；0034 图12为图11的E-E向剖视图；0035 图13为本发明所提供太阳能斯特林发动机吸热器的保护装置的第四种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；0036 图14为图13的D向视图，并示出了罩板位于第一位置的状态图；0037 图15为图13的D向视图，并示。
18、出了罩板位于第二位置的状态图。具体实施方式0038 本发明的核心是提供一种太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，该太阳能斯特林发动机吸热器保护装置能够快速有效地将投射到吸热器上的光路切断，以避免吸热器过热烧毁。0039 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。0040 实施例1：0041 请参考图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，图1为本发明所提供太阳能斯特林发动机吸热器的保护装置的第一种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位说 明 书CN 103353182 A4/6页6置的状态图；图2为图1的A向视图，并示出了罩板位于第。
19、一位置的状态图；图3为图1的A向视图，并示出了罩板位于第二位置的状态图；图4为图1的A向视图，并示出了罩板位于第三位置的状态图；图5为图1的A向视图，并示出了罩板位于第四位置的状态图；图6为图1的处局部放大图；图7为图1的B-B向剖视图。0042 在具体实施方式中，本发明所提供的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，所述太阳能斯特林发动机包括吸热器，承担吸收光能，并将光能转化为热能，然后传递给发动机工质的重要任务，其包括带有绝热能力的吸热器外壳3、阳光辐射能进入的采光口7，以及将吸收光能转为热能避光传递给工资的吸热管8。0043 在所述吸热器外壳3前端外侧开有一道环形凹槽，所述的环形凹槽内设有支撑。
20、环13，所述的支撑环13上设有与所述吸热器轴线平行的转轴16，所述转轴16的一端上设有遮光板6，另一端穿过吸热器外壳3的前端凸缘、固定在所述的支撑环13上，其伸出的端头与拨杆15连接，所述的拨杆15穿过一个滑动球14，所述的拨杆15与滑动球14之间可相互滑动。0044 所述的滑动球14被夹在驱动环11与压环12之间，所述的驱动环与压环12通过紧固件联成一体，并有供拨杆15摆动的空间，所述的滑动球14在驱动环11及压环12之间可以转动。0045 所述的驱动环11外侧设有外齿圈9，所述的外齿圈9不一定布满了驱动环11的整个外圆面，也即外齿圈9仅仅是齿轮的一部分。所述的驱动环11同时与支撑环13、吸。
21、热器外壳3配合，并限定其轴向位置。0046 所述吸热器的外壳3上设有驱动器1，所述的驱动器1可以是电机，或者其他形式的驱动装置，其动力输出端与传动机构2相连，所述的传动机构出口端设有驱动齿轮4，所述的驱动齿轮4与驱动环11上的外齿圈9啮合。0047 在正常工作的情况下，遮光板6转至如图5所示的第四位置，由于此时采光口7完全打开，经聚光器汇聚的太阳光5可以通过采光口7投射在密封有高压氢气或氦气工质的吸热管8的表面，光能在吸热管8表面转化成热能，并传递给流动在吸热管8内的工质，使其内能升高以供发动机做功。0048 一旦太阳能斯特林发动机出现紧急情况或出现故障时，控制系统发出指定，驱动器1开始动作，。
22、通过传动器2带动驱动齿轮4，进而通过外齿圈9使得驱动环11绕吸热器的中轴线旋转一个角度，在驱动环11的作用下，滑动球14也会随之运动，从而带动拨杆15的一端摆动，在拨杆15的作用下，所述的转轴16会转动，从而带动所有的遮光板6随着转轴16转动，使得所有的遮光板6快速处于第一位置，如图2所示，由于此时遮光板6遮挡在吸热器的采光口7的前面，且该遮光板6不透光，因此该遮光板6阻止了经聚光器汇聚的阳光5继续进入采光口7，从而切断了投射在吸热管8上的阳光辐射能。与此同时，偏转聚光器，使焦斑从吸热器上逐渐移开，避免了吸热器继续升温而引起过热损坏，大大延长了吸热器的实用寿命，保证太阳能斯特林发动机的工作安全。
23、性。0049 另外，在太阳能辐照强度很大的地域的某些时段，由于聚光器汇聚的阳光能量很多，在采光口7全开的状态下，通过采光口7进入吸热器的能量会超过太阳能斯特林发动机的设计负荷，此时可视实际情况，转动遮光板6至图3所示的第二位置，或者图4所示的第三位置，使得一部分汇聚的阳光被遮光板6遮挡而不能进入吸热器的采光口7，保证太阳能说 明 书CN 103353182 A5/6页7斯特林发动机在安全状态下运行，从而提高太阳能斯特林发动机的运行稳定性及其使用寿命。0050 对于大功率的聚光器来说，为了保证所述的遮光板6不至于给汇聚的阳光5烧毁，可以将所述遮光板6在阳光入射一侧设置反射层，将投射在遮光板6上的。
24、辐射能反射出去。0051 实施例2：0052 请参考图8、图9和图10，图8为本发明所提供太阳能斯特林发动机保护装置的第二种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；图9为图8的C-C向剖视图；图10为图8的处局部放大图。0053 本实施例与实施例1的不同之处在于：0054 1）所述的转轴16固定在所述的支撑环13上，其伸出的端头设有从动齿轮18，所述的驱动环11设有内齿圈17，所述的从动齿轮18与内齿圈17啮合。取消压环12、滑动球14、拨杆15等部分。0055 2）需要调整吸热器采光口7的输入光能时，驱动器1通过传动机构2、驱动齿轮4使得驱动环11绕吸热器中轴线旋转时，驱。
25、动环11通过其内齿圈17驱动所有的从动齿轮18转动，进而带动遮光板6处于不同的位置，从而实现在发动机故障时切断采光口7的阳光辐射能输入，以及发动机超功率时阻止部分阳光辐射能输入。0056 实施例3：0057 请参考图11和图12，图11为本发明所提供太阳能斯特林发动机吸热器的保护装置的第三种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；图12为图11的E-E向剖视图。0058 本实施例与实施例2的不同之处在于：0059 1）取消所述的驱动环11、驱动齿轮4、从动齿轮18，相应在所述的传动器2动力输出端设有第一链轮10，所述的转轴16顶端设有第二链轮20，在第一链轮10和第二链轮2。
26、0之间通过链条19连接；0060 2）需要调整吸热器采光口7的输入光能时，驱动器1通过传动机构2使得第一链轮10转动，带动所述的链条19运动，在链条19的作用下，带动所有的第二链轮20转动，从而带动转轴16转动，使得遮光板6处于不同的位置，从而实现在发动机故障时切断采光口7的阳光辐射能输入，以及发动机超功率时阻止部分阳光辐射能输入。0061 实施例4：0062 请参考图13、图14和图15，图13为本发明所提供太阳能斯特林发动机吸热器的保护装置的第四种具体实施方式的正剖视图，同时示出了罩板位于第一位置的状态图；图14为图13的D向视图，并示出了罩板位于第一位置的状态图；图15为图13的D向视图。
27、，并示出了罩板位于第二位置的状态图。0063 本实施例与实施例3的不同之处在于：0064 1）取消吸热器外壳3上的环槽，以及第一链轮10、第二链轮18，以及链条19，在所述的传动装置2动力输出端设有驱动法兰22；在所述的转轴16的端部设有从动法兰21，并将所述的驱动法兰22和从动法兰21连接一体。0065 2）需要调整吸热器采光口7的输入光能时，驱动器1通过传动机构2使得驱动法兰22转动，带动从动法兰21、转轴12转动，进而带动遮光板处于不同的位置，如图14、图15说 明 书CN 103353182 A6/6页8所示。0066 应当明确，本文中出现的方位词“前方”分别指的是图1中从右到左的方向。
28、，方位词“径向”指的是图1中的吸热器中轴线向上下延伸的方向；应当理解，这些方位词的出现是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。0067 综上可知，本发明中提供的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置，所述斯特林发动机包括吸热器，所述吸热器具有采光口；所述保护装置包括不透光的遮光板，所述遮光板与所述吸热器外壳转动连接，以便所述遮光板转动至遮挡所述采光口的第一位置，或者转动至完全打开所述采光口的第四位置，或者转动至部分打开所述采光口的第二位置和第三位置。在正常工作状态下，遮光板处于第四位置，经聚光器汇聚的阳光可进入吸热器的采光口投射在吸热器的吸热管上；一旦太阳能斯特林发动机工。
29、作异常或者出现故障，遮光板快速转动至第一位置，由于遮光板不透光，可以快速截断经聚光器汇聚的阳光进入吸热器的采光口，使得吸热器不能再吸收汇聚的光能，与此同时，偏转聚光器，使焦斑从吸热器上逐渐移开，避免了吸热器继续升温而引起过热损坏，从而保证发动机的安全；在某些光照强度特别大的地区或时段，进入吸热器采光口的阳光能量如果超出发动机的许用功率，可视当地的阳光辐射强度调整遮光板至第二位置或者第三位置，使得一部分汇聚的阳光被遮光板遮挡而不能进入吸热器的采光口，保证太阳能斯特林发动机在安全状态下运行，从而提高斯特林发动机的运行稳定性、并提高发动机的使用寿命。0068 以上对本发明所提供的太阳能斯特林发动机吸热器保护装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。说 明 书CN 103353182 A1/7页9图1图2图3说 明 书 附 图CN 103353182 A2/7页10图4说 明 书 附 图CN 103353182 A10。